Лабораторная работа № 5

СОЕДИНЕНИЕ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА ТРЕУГОЛЬНИКОМ

1. Цель работы

Изучить явления, происходящие в цепи синусоидального переменного тока трехфазной системы при включения потребителей треугольником.

2. Основные теоретические сведения

В данной работе рассматривается соединение потребителей треугольником. Для соединения потребителей треугольником, поступают следующим образом. Конец первого резистора ( Z_AB ) соединяют c началом второго (Z_BC), конец второго соединяют с началом третьего (Z_СА), конец третьего соединяют с началом первого и к точкам соединений присоединяют линейные провода. Исследуемая схема приведена на рис. 13. В трехфазной системе при соединении потребителей треугольником линейные напряже­ния равны фазным U_л=U_Ф=U. Рассматривая такое соединение, различают линейные (I_A; I_B; I_C) и фазные (I_AB; I_BC; I_CA) токи. Линейные и фазные токи связаны между собой соотношениями (полученными на основании первого закона Кирхгофа)

;

;

.

Эти уравнения справедливы для всех случаев включения потребителей трехфазного тока в треугольник.

На основании приведенных уравнений можно построить примерную векторную диаграмму токов и напряжений (рис 14). Диаграмма построена применительно к симметричному активно-индуктивному потребителю. На ней вектора фазных токов отстают от соответствующих векторов фазных напряжений на угол j. Линейные току получают путем векторного суммирования соответствующих фазных токов по приведенным выше соотношениям.

Если рассмотреть равнобедренный треугольник, составленный векторами токов I_AB, (– I_CA) и I_A, то можно определить, что линейный ток I_A больше в раз фазного тока I_AB , т.е. выполнятся соотношение I_л = I_Ф.

Активная мощность системы трехфазного тока при несимметричной нагрузке определяется как

P = P_АВ + P_{B С} +P_CА ,

где: P_AВ = U_AВ I_AВ cos φ_AВ ; P_BС = U_BС I_BС cos φ_BС ; P_CА = U_CА I_CАcos φ_CА .

При симметричной нагрузке активную мощность можно рассчитать как

P = 3P_Ф = 3 U_Ф I_Ф cos φ_Ф.

При замене фазных величин линейными, формула для активной мощности Р примет вид Р = U_л I_л cos φ_Ф.

Рисунок 13. Схема включения потребителей треугольником

3. Порядок выполнения работы

1. Записать технические данные измерительных приборов и аппаратов в соответствующую таблицу протокола.

2. Определить цену деления приборов.

3. После тщательной проверки схемы студентами и преподавателем, предупредив всех членов бригады, произвести включение схемы. Включив схему и проверив, что все приборы работают нормально, выполнять лабораторную работу в следующем порядке:

а) установить выключателями симметричную нагрузку всех трех фаз. Показания приборов записать в таблицу 7;

б) установить выключателями симметричную нагрузку всех трех фаз. Оборвать линейный провод (имитация перегорания предохранителя в линейном проводе). Показания приборов записать в таблицу 7;

в) установить выключателями симметричную нагрузку всех трех фаз. Оборвать фазный провод. Показания приборов записать в таблицу 7;

г) изменить нагрузку в одной из фаз на 1/3. Показания приборов записать в таблицу 7;

д) изменить нагрузку в одной из фаз на 2/3. Показания приборов записать в таблицу 7;

е) установить несимметричную нагрузку фаз; Показания приборов записать в таблицу 7;

ж) при несимметричной нагрузке фаз выключить нагрузку в одной из фаз. Показания приборов записать в таблицу 7;

з) при несимметричной нагрузке фаз отключить один из линейных проводов. Показания приборов записать в таблицу 7;

Таблица 7

4. Построить векторные диаграммы для всех опытов.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Как соединяются трехфазные потребители электроэнергии "треугольником"?

2. Какие два вида напряжений и токов различают в трехфазных системах при соединении потребителей треугольником. Каковы соотношения между ними?

3. В чем достоинства и недостатки схемы включения потребителей треугольником?

4. Какая нагрузка потребителя, соединенного треугольником, считается симметричной?

5. Поясните, как по данным измерений строят векторные диаграммы.

6. Как изменится линейный ток I_А, если в фазе AB произойдет обрыв?

7. Как изменятся линейные и фазные токи потребителя (симметричного), если произойдет обрыв линейного провода?